邁騰CAN說(shuō)明書(shū)ppt課件

1、1,一汽大眾邁騰轎車(chē),CAN-BUS系統(tǒng),2,基本內(nèi)容,簡(jiǎn)介,基本構(gòu)造,功能,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),傳送安全性和故障處理,數(shù)據(jù)傳輸,舒適系統(tǒng),3,Canbus的由來(lái) 由于現(xiàn)代汽車(chē)的技術(shù)水平大幅提高，要求能對(duì)更多的汽車(chē)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，因而汽車(chē)控制器的數(shù)量在不斷的上升，從開(kāi)始的幾個(gè)發(fā)展到幾十個(gè)以至于上百個(gè)控制單元?？刂茊卧獢?shù)量的增加，使得它們互相之間的信息交換也越來(lái)越密集。為此德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā)了一種設(shè)計(jì)先進(jìn)的解決方案CAN數(shù)據(jù)總線(xiàn)，提供一種特殊的局域網(wǎng)來(lái)為汽車(chē)的控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,CAN-BUS系統(tǒng),4,Canbus的發(fā)展歷史,大眾公司首次在97年P(guān)ASSAT的舒適系統(tǒng)上采用了傳送速率為62.5K

2、bit/m的Canbus,98年在PASSAT和GOLF的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上增加了Canbus，傳送速率為500Kbit/m,2000年，大眾公司在PASSAT和GOLF采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代Canbus,2001年，大眾公司提高了Canbus的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將舒適系統(tǒng)Canbus提高到100Kbit/m, 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提高到500Kbit/m,2002年，大眾集團(tuán)在新PQ24平臺(tái)上使用帶有車(chē)載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代Canbus,2003年，大眾集團(tuán)在新PQ35平臺(tái)上使用五重結(jié)構(gòu)的Canbus系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線(xiàn)的LIN-BUS,CAN-BUS系統(tǒng),5,CAN-Bus是Controller Area Netwo

3、rk的縮寫(xiě)，稱(chēng)為控制單元的局域網(wǎng)，它是車(chē)用控制單元傳輸信息的一種傳送形式。 車(chē)上的布線(xiàn)空間有限，CAN-Bus系統(tǒng)的控制單元連接方式采用銅纜串行方式。由于控制器采用串行合用方式，因此不同控制器之間的信息傳送方式是廣播式傳輸。也就是說(shuō)每個(gè)控制單元不指定接收者，把所有的信息都往外發(fā)送；由接收控制器自主選擇是否需要接收這些信息,廣播原理：一家發(fā)送，大家接收,CAN-BUS系統(tǒng),6,CAN-BUS系統(tǒng)組成： CAN收發(fā)器: 安裝在控制器內(nèi)部，同時(shí)兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳來(lái)的數(shù)據(jù)化為電 信號(hào)并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)。 數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個(gè)電阻，防止數(shù)據(jù)在線(xiàn)端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸。

4、 數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)：雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)，由高低雙絞線(xiàn)組成,CAN-BUS系統(tǒng),7,Canbus采用雙絞線(xiàn)自身校驗(yàn)的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對(duì)傳輸信息的影響，也可以防止本身對(duì)外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)，控制器輸出的信號(hào)同時(shí)向兩根通訊線(xiàn)發(fā)送，高低電平互為鏡像。并且每一個(gè)控制器都增加了終端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時(shí)的過(guò)調(diào)效應(yīng)。Canbus雙絞線(xiàn)的基本顏色：Can總線(xiàn)的基本顏色： 橙色；Can-Low總是棕色；Can-High:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(黑色)；舒適系統(tǒng)（綠色)； 信息系統(tǒng)(紫色,CAN-BUS系統(tǒng),8,由于汽車(chē)不同控制器對(duì)CAN總線(xiàn)的性能要求不同，因此最新版本的CAN總線(xiàn)系統(tǒng)人為設(shè)定為5個(gè)不同的區(qū)域，分

5、別為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷總線(xiàn)等5個(gè)局域網(wǎng)。其速率分別為(Kbit/m)：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（由15號(hào)線(xiàn)激活）：500; 舒適系統(tǒng)（由30號(hào)線(xiàn)激活）：100信息系統(tǒng)（由30號(hào)線(xiàn)激活）：100；診斷系統(tǒng)（由30號(hào)線(xiàn)激活）： 500儀表系統(tǒng)（由15號(hào)線(xiàn)激活）：100；Lin: 20最大承載：1000,CAN-BUS系統(tǒng),9,診斷接口,CAN-區(qū)域圖,網(wǎng)關(guān),J519,空調(diào)J255,舒適系統(tǒng)J393,左前門(mén)J386,右前門(mén)J387,左后門(mén)J388,右后門(mén)J389,轉(zhuǎn)向柱J527,電動(dòng)轉(zhuǎn)向J500,G85,安全氣囊J234,ABSJ104,變速箱,發(fā)動(dòng)機(jī),ESP傳感器,收音機(jī),車(chē)載電話(huà),雨

6、括器 L,雨括器 R,J533,CAN-BUS系統(tǒng),10,網(wǎng)關(guān) 由于不同區(qū)域Canbus總線(xiàn)的速率和識(shí)別代號(hào)不同，因此一個(gè)信號(hào)要從一個(gè)總線(xiàn)進(jìn)入到另一個(gè)總線(xiàn)區(qū)域，必須把它的識(shí)別信號(hào)和速率進(jìn)行改變，能夠讓另一個(gè)系統(tǒng)接受，這個(gè)任務(wù)由網(wǎng)關(guān)(Gateway)來(lái)完成。另外，網(wǎng)關(guān)還具有改變信息優(yōu)先級(jí)的功能。如車(chē)輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會(huì)發(fā)出負(fù)加速度傳感器的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是非常高，但轉(zhuǎn)到舒適系統(tǒng)后，網(wǎng)關(guān)調(diào)低了它的優(yōu)先級(jí)，因?yàn)樗谑孢m系統(tǒng)功能只是打開(kāi)門(mén)和燈,CAN-BUS系統(tǒng),11,Linbus Linbus是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的縮寫(xiě)。所謂汽車(chē)中的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是指所有的控制單元都在一個(gè)總成內(nèi)（如空調(diào)等）

7、，并且有主控制器和子控制器之分，整個(gè)總成內(nèi)（主控制器和子控制器，子控制器和子控制器）信息都由Linbus相連，然后由主控制器通過(guò)Canbus與外界相連。Linbus是CANBUS的子網(wǎng), 但它只有一根數(shù)據(jù)線(xiàn)，線(xiàn)截面積為0.35mm2,并且沒(méi)有屏蔽措施。Linbus系統(tǒng)規(guī)定一個(gè)主控制單元最多可以連接16個(gè)子控制單元,CAN-BUS系統(tǒng),12,診斷總線(xiàn) 診斷總線(xiàn)是用于診斷儀器和相應(yīng)控制單元之間的信息交換，它被用來(lái)代替原來(lái)的K線(xiàn)或者L線(xiàn)的功能（廢氣處理控制器除外）。 診斷總線(xiàn)目前只能在VAS5051和VAS5052 下工作，而不能適用于原來(lái)的診斷工具，如1552等。診斷總線(xiàn)通過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的CAN

8、BUS上，然后再連接相應(yīng)的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 隨著診斷總線(xiàn)的使用，大眾集團(tuán)將逐步淘汰控制器上的K線(xiàn)存儲(chǔ)器，而采用CAN線(xiàn)作為診斷儀器和控制器之間的信息連接線(xiàn)，我們稱(chēng)之為虛擬K線(xiàn),CAN-BUS系統(tǒng),13,針腳號(hào) 對(duì)應(yīng)的線(xiàn)束 1 15號(hào)線(xiàn) 4 接地 5 接地 6 CANBUS(高） 7 k線(xiàn) 14 CANBUS(低） 15 L線(xiàn) 16 30號(hào)線(xiàn) 注：未標(biāo)明的針腳號(hào)暫未使用,當(dāng)車(chē)輛使用診斷CANBUS總線(xiàn)結(jié)構(gòu)后，VAS5051等診斷儀器必須使用相對(duì)應(yīng)的新型診斷線(xiàn)（VAS5051/5A或VAS5051/6A）, 否則無(wú)法讀出相應(yīng)的診斷信息。另外，車(chē)上的診斷接口也作出了相應(yīng)的改動(dòng)，具體信息看如下圖表

9、： 注：5051儀器的版本號(hào)必須大于3.0以上 才能使用診斷CANBUS總線(xiàn)。 新型診斷線(xiàn)能夠適用于舊型診斷接口,CAN-BUS系統(tǒng),14,Canbus上的信息 Canbus上的信息是以二進(jìn)制形式出現(xiàn)的。也就是說(shuō)控制單元將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，Canbus用電平來(lái)模擬二進(jìn)制，接受控制單元將電平轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，再將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成正常數(shù)據(jù)。 例如： 控制單元B將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值信號(hào)先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)(00010101),然后由發(fā)送器轉(zhuǎn)換成一串電平信號(hào)兵發(fā)送出去。 控制單元A的接收器先讀取電平信號(hào)，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)(00010101)，然后再解碼成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值,CAN-BUS系統(tǒng),15,邏輯信號(hào)和差分放

10、大器,log. 0,log: 1,差分放大器對(duì)應(yīng)于邏輯電平,CAN-BUS系統(tǒng),16,Canbus的收發(fā)器Canbus上的控制器中發(fā)送信息的線(xiàn)路通過(guò)一個(gè)開(kāi)路集電極和總線(xiàn)相連,Canbus的收發(fā)器如圖所示，使用一個(gè)電路進(jìn)行控制，這樣也就是說(shuō)控制單元在某一時(shí)間段只能進(jìn)行發(fā)送或接受一項(xiàng)功能。 邏輯“1”：所有控制器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；總線(xiàn)電平為5Vor3.5V；Canbus未通訊。 邏輯“0”：某一控制器閉合；總線(xiàn)電平為0伏； Canbus進(jìn)行通訊,CAN-BUS系統(tǒng),17,典型收發(fā)器線(xiàn)路圖（TJA 1050,CAN-BUS系統(tǒng),18,2個(gè)以上控制器所組成的Canbus系統(tǒng) 當(dāng)用2個(gè)以上的控制器連接在Can

11、bus總線(xiàn)上（如圖所示），用邏輯1來(lái)表示斷開(kāi)和用邏輯0表示閉合。不考慮其他總線(xiàn)規(guī)則情況下，總線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)下圖的情況： 1.任何開(kāi)關(guān)閉合，總線(xiàn)上的電壓為0伏 2.所有開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，總線(xiàn)上的電壓為5伏,因此： 1.只要任何一個(gè)控制器激活，則總線(xiàn)激活 2.所有控制器關(guān)閉，總線(xiàn)處于未激活狀態(tài) 激活的總線(xiàn)稱(chēng)為顯性電平； 未激活的總線(xiàn)電平稱(chēng)為隱形電平,CAN-BUS系統(tǒng),19,Canbus 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 當(dāng)控制器發(fā)送信息時(shí)，并不僅僅是數(shù)據(jù)本身，它同時(shí)還帶有屬性數(shù)據(jù)打成數(shù)據(jù)包一起傳送。該數(shù)據(jù)包共有7個(gè)數(shù)據(jù)段，分別儲(chǔ)存有開(kāi)始區(qū)（1位），有限級(jí)別區(qū)（11位），檢驗(yàn)區(qū)（6位）數(shù)據(jù)區(qū)（64位），安全區(qū)（16位），確認(rèn)區(qū)（2位

12、）和結(jié)束區(qū)（7位,CAN-BUS系統(tǒng),20,優(yōu)先級(jí)確認(rèn) 因?yàn)镃anbus采用串行數(shù)據(jù)傳遞（單根數(shù)據(jù)線(xiàn))方式，如果有多個(gè)控制器同時(shí)需要發(fā)出信號(hào)，那么在總線(xiàn)上一定會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。所有每一個(gè)數(shù)據(jù)列都有它的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)有多個(gè)控制器試圖發(fā)送信息時(shí)，它們自己的接收器為信息優(yōu)先級(jí)進(jìn)行仲裁，當(dāng)其他控制器發(fā)送的信息優(yōu)先級(jí)高于自己控制器發(fā)送信息時(shí)，通知自己發(fā)送器停止發(fā)送，整個(gè)控制器進(jìn)入接收狀態(tài)。 在信息數(shù)據(jù)列中有11位的狀態(tài)區(qū)，這11位二進(jìn)制中前7位既是發(fā)送信息的控制器標(biāo)識(shí)符，同時(shí)又表示了它的優(yōu)先級(jí)，即從前往后數(shù)，前面零越多，優(yōu)先級(jí)越高。而后4位則是這個(gè)控制器發(fā)送不同信息的編號(hào)，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元既要發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)，又

13、要發(fā)送水溫等信號(hào)，則后4位就有所不同,CAN-BUS系統(tǒng),21,Canbus系統(tǒng)的難題-發(fā)送和接受的同步,CAN-BUS系統(tǒng),22,同步解決方案一：邊沿對(duì)齊,為了保證發(fā)送和接受能夠同步，Canbus規(guī)定了邊沿對(duì)齊規(guī)則。也就是說(shuō)接收器發(fā)現(xiàn)每一次電平反向的節(jié)拍不對(duì)時(shí)，必須調(diào)整邊沿，以求得同步。這個(gè)規(guī)則在電平變化頻繁時(shí)能有效的保證了接收的正確性,CAN-BUS系統(tǒng),23,數(shù)據(jù)的位填充,為了保證發(fā)送和接受能夠同步，Canbus規(guī)定了位填充規(guī)則。也就是說(shuō)最多5位出現(xiàn)一樣的電平信號(hào)，第六位必須有一個(gè)反向電平。這個(gè)規(guī)則能有效的保證了接收的正確性,CAN-BUS系統(tǒng),24,出錯(cuò)幀（Error Frame):

14、當(dāng)控制器在接收其他控制器或自己發(fā)送器的信息時(shí)，發(fā)現(xiàn)信息有錯(cuò)誤，可以發(fā)送出錯(cuò)幀，出錯(cuò)幀至少有6個(gè)顯性電平和8個(gè)隱性電平，至多12個(gè)顯性電平和8個(gè)隱性電平構(gòu)成,錯(cuò)誤發(fā)送控制單元,接收控制單元,接收控制單元,Canbus系統(tǒng),CAN-BUS系統(tǒng),25,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),Canbus驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由15號(hào)激活, 速率是所有Canbus中最高達(dá)到500 kBit/s，采用終端電阻結(jié)構(gòu)，其中心電阻為66歐姆（發(fā)動(dòng)機(jī)電阻）；并且高低Canbus線(xiàn)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即任一根Canbus線(xiàn)斷路，則Canbus無(wú)法工作,CAN-BUS系統(tǒng),26,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路簡(jiǎn)圖,CAN-BUS系統(tǒng),27,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的Canbus信號(hào)和邏輯信號(hào)： Ca

15、n-High的高電平為：3.5伏 Can-High的低電平為：2.5伏 Can-Low 的高電平為: 2.5伏 Can-low 的低電平為：1.5伏 邏輯“1”：Can-high(3.5) Can-low=(1.5) 邏輯“0”：Can-high(2.5) Can-low(2.5,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信號(hào)圖,CAN-BUS系統(tǒng),28,舒適系統(tǒng),Canbus舒適系統(tǒng)由30號(hào)激活, 速率達(dá)到100 kBit/s，沒(méi)有終端電阻，且高低Canbus線(xiàn)分離，即任一根Canbus線(xiàn)斷路，Canbus工作不受影響,CAN-BUS系統(tǒng),29,舒適系統(tǒng)電路簡(jiǎn)圖,測(cè)舒適系統(tǒng)高低線(xiàn)的電阻為無(wú)窮大,CAN-BUS系統(tǒng),30,1

16、0us,舒適系統(tǒng)的Canbus信號(hào)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有很大區(qū)別： Can-High的高電平為：3.6伏 Can-High的低電平為：0伏 Can-Low 的高電平為: 5伏 Can-low 的低電平為：1.4伏 邏輯“1”：Can-high(3.6) Can-low=(1.4) 邏輯“0”：Can-high(0) Can-low(5,舒適系統(tǒng)的信號(hào)圖,CAN-BUS系統(tǒng),31,內(nèi)部故障管理 控制單元內(nèi)部有錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。一次發(fā)送失敗計(jì)數(shù)加8，一次接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)加1。當(dāng)累計(jì)超過(guò)127時(shí)，控制器不再允許發(fā)送信息，當(dāng)累計(jì)超過(guò)255時(shí)，控制器自動(dòng)與總線(xiàn)脫離.但是，控制器發(fā)送信息時(shí)，沒(méi)有受到答復(fù)信號(hào)，控制器將重復(fù)發(fā)送，而錯(cuò)誤計(jì)數(shù)不計(jì)數(shù),CAN-BUS系統(tǒng),32,典型故障1：Can-Low 斷路,CAN-BUS系統(tǒng),33,示波儀判斷,CAN-BUS系統(tǒng),34,典型故障2：Can